IL PROBLEMA DEI CARBURANTI NELLA PROGETTAZIONE DEI VEICOLI SPAZIALI

Movimento e propulsione a razzo

Il movimento, anche quello nello spazio, è regolato dalle leggi fisiche della meccanica e della dinamica: concetti non impossibili da comprendere se si utilizza un po’ di fantasia insieme alla scienza. Se pensiamo ai voli stellari, con un’astronave equipaggiata con normali motori, dobbiamo immaginare di avere del propellente (pensiamo al carburante dello Space Shuttle).
Quando si espelle il propellente, si ottiene una spinta. E una volta consumato questo? Esaurito il carburante, mancherebbero la spinta e la possibilità di manovrare (razzi direzionali).

La quantità del propellente

Immaginiamo un altro pezzo del puzzle che devono costruire i ricercatori: quanto propellente serve a un veicolo spaziale?

Dipende: bisogna considerare che la quantità di carburante da imbarcare, qualsiasi esso sia, oltre ad essere legata alla massa della nave, aumenta con l’aumentare della distanza da percorrere e col diminuire del tempo di percorrenza (cioè con l’aumentare della velocità). E varia moltissimo in base all’efficienza del sistema propulsivo.

Per un viaggio fino a Proxima Centauri, distante solo 4 anni luce circa dalla Terra, ad una velocità di "soli" 0,01c (un centesimo della velocità della luce), allo Shuttle occorrerebbe una quantità di propellente superiore alla massa dell’Universo!
Perciò, benché utile per viaggi all’interno del Sistema Solare, la propulsione tramite carburante è da considerarsi totalmente inadatta a una missione interstellare.

Anche altri tipi di propulsione, come quella ionica o quella dipendente da reattori a fusione nucleare, hanno bisogno di un quantitativo di combustibile superiore di molte volte quella della navicella... insomma, come se immaginassimo una lenticchia (la navicella) con attaccata un’anguria colossale (il serbatoio) da trascinare.

Per risolvere questo problema, sono in atto delle ricerche sia riguardo il recupero del propellente abbinato a variazioni momentanee di massa, sia studi e sperimentazioni su sistemi di propulsione senza espulsione di carburante (motore Woodward).

Per saperne di più sul problema dei carburanti, è disponibile una versione approfondita di questa pagina.